Group-Delay durch Rumpel Filter im ABL / ATM?

[Doc]

Hallo Forum,

Weiß von euch jemand, ob der Rumpelfilter im ABL bzw. ATM einen group delay - ähnlich dem filterbedingten group delay eines Subwoofers - produziert?

Danke im Voraus für die Info!

[BlueDanube]

Weiß von euch jemand, ob der Rumpelfilter im ABL bzw. ATM einen group delay - ähnlich dem filterbedingten group delay eines Subwoofers - produziert?

Ja, das tut es, allerdings unterhalb des Übertragungsbereichs, wo der Pegel ohnehin schon ziemlich niedrig wird.

Irgendwo muss man ja die untere Übertragungsgrenze ansetzen - und da ergibt sich ohnehin eine natürliche Phasendrehung und damit Group Delay...

[Frank Klemm]

Weiß von euch jemand, ob der Rumpelfilter im ABL bzw. ATM einen group delay - ähnlich dem filterbedingten group delay eines Subwoofers - produziert?

Die Antwort auf diese Frage beantwortet nicht Dein Problem.

[BlueDanube]

Hab ich da was verpasst?

[G. Nubert]

Hallo,
zunächst ist die Signal-Verzögerung (group delay) einer Passiv- oder Aktivbox praktisch nur abhängig von der Eckfreqenz und der Filtersteilheit des Gesamtsystems am unteren Ende des Übertragungsbereiches. Egal, ob diese Filtersteilheit von der Box selbst, dem Verstärker oder einem Hochpassfilter stammt.
Dazu addiert sich die Verzögerung, die durch eine steilflankige Trennung tiefer Frequenzen zwischen einem Satelliten und einem Woofer erzeugt wird. Die liegt im Bassbereich bei einem 80Hz-Linkwitz-Riley-Filter 4. Ordnung (sowohl für den Satelliten als auch für den Woofer) etwa zwischen 6 und 7 ms.
Das ist für Frequenzen zwischen etwa 50 und 100Hz der dominante Anteil. Deshalb ist in diesem Frequenzbereich die Verzögerung des Hochpass-Filters im ABL oder ATM gegenüber einer Subwoofer/Satelliten-Kombi weit geringer.

Mit DSP-FIR-Filter-Prozessoren ist diese frequenzabhängige Verzögerung komplett kompensierbar.
Deshalb haben wir die Möglichkeit, ständig die klanglichen Auswirkungen gegenüber (unkompensierten) Satelliten/Woofer-Kombis und Lautsprechern mit ATM-Unterstützung zu vergleichen.
Dabei sind wir zum Ergebnis gekommen, dass sich die zusätzlichen 6 bis 7 ms delay zwischen 0 und 100 Hz, die sich durch eine steilflankige 80 Hz-Trennung ergeben, klanglich wesentlich stärker auswirken, als die (normalerweise ohnehin vorhandenen) noch deutlich höheren Verzögerungszeiten im Tiefst-Bassbereich (z.B. bei 20 bis 30 Hz)!
Das liegt auch daran, dass es praktisch keine Instrumente gibt, die bei so tiefen Frequenzen schnelle Ein- und Ausschwingzeiten haben.

Gruß, G. Nubert

[Doc]

Die Antwort auf diese Frage beantwortet nicht Dein Problem.

Mein "Problem" habe ich ja noch gar nicht genannt. Ich spiele nur mit einem Gedanken.

Da ich dank des neuen AV Amps so bequem per einem Knopfdruck zwischen Mehrkanal Sound mit Bassmanagement (Trennung bei 100 Hz) und Stereo ohne Bassmanagement (alle Boxen auf Large) hin- und herschalten kann, bin ich am überlegen, ob ich mir nicht doch wieder ein ABL oder ATM zwischen Vor- und Endstufe hängen sollte.

Nur frage ich mich halt, ob ich das ABL/ATM jedesmal ausschalten sollte, wenn ich auf Mehrkanal umschalte oder ob ich das ABL/ATM einfach im Signalweg hängen lassen kann. Dadurch, dass keine tiefen Frequenzen mehr durch das Modul geleitet werden, ist es ja eh quasi wirkungslos. Andererseits ist es noch an und es hat einen Filter und Filter lösen group delays aus und ich habe hier gelernt, dass sich group delays auch auf höhere Frequenzen auswirken und so könnte es ja sein, dass sich doch noch negative Auswirkungen über 100 Hz ergeben...

...vielleicht war ich aber auch nur etwas wirr im Kopf...

...aber ich glaube, man merkt, dass ich eigentlich keine Ahnung habe... ... deshalb wollte ich mich mit kurzen Fragen an das Problem herantasten...

Aber wenn ich Hr. Nubert richtig verstehe, (Danke für die nächtliche Antwort! ) dann macht der ABL/ATM Filter "nichts schlimmes".

[Frank Klemm]

So, mal ein Beispiel für eine tief abgestimmte Baßreflexbox.

Im Diagramm sind Amplitudenfrequenzgang (durchgehend), Phasenfrequenzgang (blaß) und Gruppenlaufzeit (gepunktet) für das Chassis allein, ABL allein und des Gesamtsystems dargestellt.

[Frank Klemm]

Die roten Graphen sind für das Chassis allein, die blauen die des ABL, die grünen die des Gesamtsystems.

Wie man sieht, begradigt das ABL hervorragend den Frequenzgang ca. 29 Hz, dafür
wird allerdings bei 29 Hz der Frequenzgang um 14 dB angehoben (ca. 25fache Leistung!).

Die Gruppenlaufzeit verschlechtert sich oberhalb von 40 Hz nur marginal und bleibt
unterhalb der Hörschwelle. Dafür wird in diesem Bereich der Pegel um bis zu 6 dB angehoben, was ja erwünscht ist.

Unterhalb von 32 Hz treten aber hörbare Gruppenlaufzeitverzerrungen auf, allerdings
setzen ohnehin ca. 3 Hz tiefer hörbare und fühlbare Pegelabfälle auf.

Unterhalb von 20,5 Hz wird das System weiterhin hubentlastet, unterhalb von 17 Hz
wird der Hub halbiert, unterhalb 13 Hz geviertelt. Typische Rumpelstörungen eines
Plattenspielers werden um ca. den Faktor 10 gedämpft.

[AH]

Hallo,

meine Erfahrung geht dahin, daß die Laufzeitverzerrungen auch bei Hochpässen um 30Hz hörbar sind, eigenartigerweise sogar bei Musik, die eher wenig tiefe Frequenzen (Orchester) enthält. Höhere Laufzeiten klingen dabei "fülliger/bassiger".
Ich stimme jedoch Herrn Nubert zu, daß eine Sat/Sub-Trennung 4. Ordnung um 100Hz größere hörbare Probleme verursacht.
Man sollte zudem bedenken, daß Lautsprecher in Räumen aufgestellt werden und der Amplitudenfrequenzgang (udn somit die Gruppenlaufzeit) zu tiefen Frequenzen durch gleichphasige Addition von den Begrenzungsflächen verändert wird. Um eine Einmessung kommt man daher bei tiefen Frequenzen kaum umhin. Ein linearer Freifeld-Frequenzgang ist dabei meist absolut kontraproduktiv, der Frequenzgang einer Box sollte meiner Erfahrung nach zu tiefen Frequenzen sanft abfallen, damit sich unter Berücksichtigung der Grenzflächeneffekte eine saubere Betriebsschallpegelkurve mit entsprechend geringem group delay ergibt.
Ich habe das Glück, in einem kleinen Raum (12m^2) unter Ausnutzung des Druckkammereffektes eine bis 20Hz (und vermutlich auch darunter) lineare Betriebsschallpegelkurve zu haben, dafür setze ich Lautsprecher im geschlossenen Gehäuse ein, die im Freifeld einen akustischen Hochpaß 2. Ordnung darstellen. Wenn man einen zusätzlichen elektrischen Hochpaß 4. Ordnung bei 25Hz setzt, ist das überraschenderweise bei nicht wenigen Aufnahmen hörbar. Im Zeitalter der CD braucht man eigentlich keinen zusätzlichen elektrischen Hochpaß mehr, mein alter Verstärker hat zudem einen schaltbaren (!) Hochpaß, den man, wenn man denn Schallplatten hätte, nutzen könnte.
Mit geschlossenen Boxen in geschlossenen Räumen kann man sehr niedere Grenzfrequenzen fast bis zum Gleichdruck erreichen und somit hörbare Gruppenlaufzeitverzerrungen vermeiden. Dies hängt damit zusammen, daß im Druckkammerbereich der Schalldruck nicht proportional der Membranbeschleunigung, sondern der Membranamplitude ist.
Der Abfall geschlossener Systeme unterhalb der Resonanzfrequenz im Freifeld mit 12dB/8ve wird dabei genau kompensiert. Unterhalb der Resonanzfrequenz ist deren Membranamplitude nämlich konstant. Das Problem des vermeintlich geringeren Maximalpegels geschlossener Systeme relativiert sich dabei beträchtlich. Und es macht einfach Spaß, die tiefen Frequenzen zu spüren, wenn z.B. der Dirigent auf dem Podium rumhüpft

Gruß

Andreas

[Frank Klemm]

meine Erfahrung geht dahin, daß die Laufzeitverzerrungen auch bei Hochpässen um 30Hz hörbar sind, eigenartigerweise sogar bei Musik, die eher wenig tiefe Frequenzen (Orchester) enthält.

Wie hast Du das getestet? Dafür benötigt man Systeme mit identischem Amplitudenfrequenzgang, aber unterschiedlichem Phasenfrequenzgang.
Am besten per Mausclick umschaltbar.

Höhere Laufzeiten klingen dabei "fülliger/bassiger".

Höhere Laufzeiten sind bei Minimalphasensystemen immer mit einem länger
"oben gehaltenen" Frequenzgang verbunden. Wie man in dieser Graphik sieht,
sind die Auswirkungen im Amplitudenfrequenzgang auch noch 1 1/2 Oktaven (85 Hz)
oberhalb der Grenzfrequenz zu hören (ca. 1 dB). Die Auswirkungen auf die
Gruppenlaufzeit sind aber sehr auf die Nähe der Grenzfrequenz
(<1 ms bei >50 Hz, 10 ms bei 35 Hz, 30 ms bei 31 Hz) beschränkt.

Insbesondere der Hinweis, auf fülligeren Orchesterklang ist doch ein sehr verdächtiger
Hinweis auf gehörte Veränderungen im Amplitudenfrequenzgang. Zum einen ist
Orchester (z.B. Beethoven's Neunte) ziemlich unkritisch betreffs Laufzeitfehler,
zum anderen empfinde ich Laufzeitfehler eher als Verringerung der Fülligkeit.

Ich stimme jedoch Herrn Nubert zu, daß eine Sat/Sub-Trennung 4. Ordnung um 100Hz größere hörbare Probleme verursacht.

Zustimmung. Zwar hier auch nur simuliert, aber z.B. bei Merge (Lamb), Nil [ab 1:38] (Autechre). Aber um 125 Hz herum spielt sich zu viel ab, so daß hier Laufzeitfehler
bei "Popmusik" zu erkennen sind. Bei Klassik habe ich dagegen Laufzeitfehler erst
bei exorbitant großen Werten erkannt. Selbst bei 2 kHz waren 50 ms für mich nicht
erkennbar (Die 4 Jahreszeiten). Pathologisch wurde das ganze mit dem
"Adagio for Stings" von Samuel Barber.

Man sollte zudem bedenken, daß Lautsprecher in Räumen aufgestellt werden und der Amplitudenfrequenzgang (und somit die Gruppenlaufzeit) zu tiefen Frequenzen durch gleichphasige Addition von den Begrenzungsflächen verändert wird. Um eine Einmessung kommt man daher bei tiefen Frequenzen kaum umhin. Ein linearer Freifeld-Frequenzgang ist dabei meist absolut kontraproduktiv, der Frequenzgang einer Box sollte meiner Erfahrung nach zu tiefen Frequenzen sanft abfallen,

Der Betriebsschalldruck (Direkt + Diffusschall) muß nach meinem Empfinden
zu tieferen Frequenzen leicht ansteigen. Sonst klingt das ganze wie Burger Knäckebrot.
Optimale Werte liegen IMHO bei etwa:
* 32 Hz: +5 dB (geschätzt)
* 63 Hz: +3 dB
* 125 Hz: +2 dB
* 250 Hz: +1 dB
* 1 kHz: 0 dB
* 4 kHz: -1 dB
* 16 kHz: -2 dB
Das ganze ergibt immer noch ein sehr trockenes und analytisches Klangbild, die meisten
100 Hz-Buckel-Hörer haben bei 125 Hz vielleicht +4 bis +5 dB. Über die Ursachen kann
ich nur spekulieren:
* Beim Abmischen wird nicht mit linearem Frequenzgang abgemischt
* Lautstärke ist bei Abmischen höher als bei Hören zu Hause (bei mir)
* Es herrscht eine generelle Übereinkunft, tiefe Frequenzen auf Aufnahmen etwas zu dämpfen und von einer Überhöhung des Frequenzgang im tieferfrequenten Bereich auszugehen, um CDs höher aussteuern zu können.

damit sich unter Berücksichtigung der Grenzflächeneffekte eine saubere Betriebsschallpegelkurve mit entsprechend geringem group delay ergibt.

Ich habe das Glück, in einem kleinen Raum (12m^2) unter Ausnutzung des Druckkammereffektes eine bis 20Hz (und vermutlich auch darunter) lineare Betriebsschallpegelkurve zu haben, dafür setze ich Lautsprecher im geschlossenen Gehäuse ein, die im Freifeld einen akustischen Hochpaß 2. Ordnung darstellen. Wenn man einen zusätzlichen elektrischen Hochpaß 4. Ordnung bei 25Hz setzt, ist das überraschenderweise bei nicht wenigen Aufnahmen hörbar.

Welche Filterkennlinie? Welche Aufnahmen? Probier' das ganze mal mit einem zugeschalteten Allpaß 4. Ordnung (auch wenn ein Allpaß 4. Ordnung einen anderen
Phasenfrequenzgang as ein Hochpaß 4. Ordnung hat).

Im Zeitalter der CD braucht man eigentlich keinen zusätzlichen elektrischen Hochpaß mehr,

mein alter Verstärker hat zudem einen schaltbaren (!) Hochpaß, den man, wenn man denn Schallplatten hätte, nutzen könnte.

Kenne ich, stand meist Rumpelfilter drauf und war leider recht häufig nur ein Filter
1. Ordnung und nicht besonders effektiv.

Mit geschlossenen Boxen in geschlossenen Räumen kann man sehr niedere Grenzfrequenzen fast bis zum Gleichdruck erreichen und somit hörbare Gruppenlaufzeitverzerrungen vermeiden.

Hier scheitert es schon häufig, bei mir hat das Wohnzimmer meist immer 2 Löcher,
die Tür zur Küche ist zu >99% offen, die zum Flur zu 90%.

Dies hängt damit zusammen, daß im Druckkammerbereich der Schalldruck nicht proportional der Membranbeschleunigung,

Membranschnelle

sondern der Membranamplitude ist.
Der Abfall geschlossener Systeme unterhalb der Resonanzfrequenz im Freifeld mit 12dB/8ve wird dabei genau kompensiert. Unterhalb der Resonanzfrequenz ist deren Membranamplitude nämlich konstant. Das Problem des vermeintlich geringeren Maximalpegels geschlossener Systeme relativiert sich dabei beträchtlich. Und es macht einfach Spaß, die tiefen Frequenzen zu spüren, wenn z.B. der Dirigent auf dem Podium rumhüpft ;)

Das Spüren von Schall fängt bei 150 Hz an und erreicht um die 60 Hz ein Maximum.
Darunter fällt es ab, zwar nicht so schnell wie die Hörschwelle, aber immer noch
ziemlich schnell (asymptodisch 12 dB/Oktave). Ob das unbedingt die Frequenzanteile
unterhalb von 20 Hz waren oder doch eher die zwischen 40 und 80 Hz?

Meine Thesen:
* Geschlossene Boxen sind was nettes, wenn man problemlos die Membranfläche erhöhen kann, bis man den gewünschten Maximalschalldruck hat.
* Durch Druckkammereffekte sinkt ab einer gewissen Grenzfrequenz (20...30 Hz) bei mäßiger Raumgröße der Maximalschalldruck kaum noch ab (nur noch 3 dB Abfall), wenn man die Türen schließt.
* Ein geschlossenes System aufgebohrt zum BR bringt aber immer noch ein paar dB mehr im Bereich der Resonanzfrequenz (+6 dB bei 1,4*fb, +12 dB bei 0,9*fb).
* Am unteren Frequenzende braucht man ein paar dB mehr als bei 300 Hz, um einen ordentlich hörbaren Schhalldruck zu erzeugen:
** 20 Hz/100 phon: ca. 30 dB mehr
** 20 Hz/ 80 phon: ca. 35 dB mehr
** 40 Hz/100 phon: ca. 18 dB mehr
** 40 Hz/ 80 phon: ca. 21 dB mehr
** 80 Hz/100 phon: ca. 9 dB mehr
** 80 Hz/ 80 phon: ca. 10 dB mehr
(Bei 20 Hz schafft ein 30 cm-Chassis mit 3 cm Hub gerade noch "Zimmerlautstärke" (50 phon), um BR aufgebohrt bringt es ca. 10 dB mehr, was bei 20 Hz ca. 30 phon mehr
empfundene Lautstärke entspricht). Druckkammeffekt eines normalen Raums bringt
noch mal 3 dB mehr (ca. 10 phon).